Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 7/2005 – Rensning af arsen i en traditionel vandbehandling vandværker

Rensning af arsen i en traditionel vandbehandling vandværker

7 Konklusion og anbefalinger

7.1 Specifikke konklusioner og anbefalinger for Fensmark Vandværk
- 7.1.1 Specifikke anbefalinger for Fensmark Vandværk
7.2 Generelle konklusioner og anbefalinger

På baggrund af denne undersøgelse af fjernelsen af arsen på Holmegårdsvej og Elmevej Vandværker kan der drages en række specifikke konklusioner for disse værker. Disse konklusioner vil i det følgende afsnit 7.1 blive præsenteret.

I det efterfølgende afsnit 7.2 vil der blive præsenteret nogle generelle anbefalinger rettet mod traditionelle vandbehandlinger i Danmark.

7.1 Specifikke konklusioner og anbefalinger for Fensmark Vandværk

Arsen fjernes sammen med jern og mangan i sandfiltrene på Elmevej og Holmegårdsvej Vandværk. Fjernelseseffektiviteterne for arsen på de to værker er hhv. 45 % og 75 %, og er størst for højest indhold af jern i råvandet.

Al arsen i råvandet er på formen As(III). De gennemførte undersøgelser og data i litteraturen peger på, at As(V) bindes signifikant bedre end As(III) til jernoxider i vandbehandlingen. I reaktionsbassinet oxideres en mindre andel (2 – 5 %) af råvandets totale indhold af arsen til As(V). Fjernelsen af arsen sker i den øvre del af filtersandet, hvor As(III) samtidig gradvist oxideres fuldstændigt til As(V). I filtrene reduceres koncentrationen af arsen sandsynligvis primært ved medudfældning af As(V) med Fe(II), og sekundært ved adsorption til eksisterende jernoxider. Medudfældning synes her at være den mest effektive proces til fjernelsen af arsen.

I den nedre del af filtrene opstår ligevægtsforhold for binding af As(V) til filtersandet. Fjernelseseffektiviteten af arsen styres således af en ligevægt mellem arsen i vandet og arsen bundet i filtersandet. Ved høje filterhastigheder kan fjernelseseffektiviteten mindskes, idet opholdstiden bliver utilstrækkelig til at ligevægt nås. For Filter 1 på Elmevej Vandværk er fjernelsen af arsen styret af ligevægt for filterhastigheder op til 4,5 m/time.

Der er positiv korrelation mellem As/Fe-forhold i værkernes filtre og koncentrationen af arsen i rentvandet fra filtrene. Resultaterne er i overensstemmelse med data fra litteraturen, og underbygger, at arsen sandsynligvis primært er bundet til filtersandets indhold af jernoxider.

Analyser af filtersand påviser, at jern, mangan og arsen er vertikalt homogent distribueret i filtrene på begge værker. Resultaterne tyder på, at der sker en omfordeling af filtersand i forbindelse med returskyl.

I denne undersøgelse er gennemført fuldskala forsøg med tilsætning af Fe(II), som FeCl₂. Det er påvist, at koncentrationen af arsen herved kan reduceres til under grænseværdien på 5 µg/L, forudsat at arsen bundet i filtersandet ikke mobiliseres til koncentrationer over grænseværdien. I forsøgene blev FeCl₂ tilsat imellem serieforbundne filtre, hvor al arsen var på formen As(V).

7.1.1 Specifikke anbefalinger for Fensmark Vandværk

For tilfældet Fensmark Vandværk må filtersandets skiftes eller rehabiliteres (evt. ved fosfatbehandling), så mobilisérbart arsen i dette ikke tilføres rentvandet til koncentrationer over grænseværdien på 5 µg/L. Det bør desuden undersøges, om en fjernelse af reaktionsbassinet er mulig. En vandbehandling uden reaktionsbassin vil muligvis medføre bedre fjernelse af arsen, idet oxidationen af jern vil forekomme i filteret. Endvidere kan jernaddition ved indløbet til filtrene være et nødvendigt tiltag, særligt på Elmevej Vandværk, hvor koncentrationen af jern i råvandet er lav.
I forbindelse med jernaddition kan det i tillæg være nødvendigt at sikre en fuldstændig oxidation af As(III) i vandbehandlingen forud for additionen af jern. En sådan oxidation kan evt. sikres ved etablering af en vandbehandling med serieforbundne filtreringstrin. I første filtreringstrin kan anvendes filtersand fra de nuværende filtre, idet dette har vist sig effektivt at oxidere As(III) til As(V). Arsen frigivet fra dette filtersand vil blive fjernet ved medudfældning med adderet jern i efterfølgende filtreringstrin, der må indeholde (nyt) filtermateriale uden indhold af mobilisérbart arsen.
En anden måde hvormed oxidationen af As(III) muligvis kan sikres uden etablering af serieforbundne filtreringstrin, er ved addition af Fe(VI) i stedet for Fe(II) eller Fe(III), som beskrevet af Lee et al. (2003). Additionen af Fe(VI) kan foregå ved indløbet til filtreringstrinnet. Oxidationen af As(III) vil i så fald foregå i vandsøjlen over filtersandet, idet der som oxidationsprodukter dannes As(V) og Fe(III). As(V) medudfældes efterfølgende til jernoxider i filteret med Fe(III). Metoden er ikke testet i nærværende undersøgelse.

7.2 Generelle konklusioner og anbefalinger

I forbindelse med en optimering af fjernelsen af arsen i en traditionel vandbehandling bør det undersøges, om:

der forekommer en kemisk ligevægt i sandfilteret, eller koncentrationen af arsen i udløbet er en funktion af porevandshastigheden.
der er behov for en udskiftning af filtersandet, eller om dette eventuelt kan regenereres ved en behandling med fosfat.
fjernelseseffektiviteten kan forbedres ved at fjerne reaktionsbassinet, således at oxidationen af jern forekommer i filteret.
der er behov for tilsætning af jern. Tilsætningen bør foregå i et trin i vandbehandlingen, hvor arsen forekommer som As(V) eller det bør sikres, at der forekommer en oxidation af arsen til As(V), hvor tilsætningen sker.